Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur NASA hat das Critical Design Review, eine rigorose Designprüfung, des Space Launch Systems abgeschlossen, ihrer neuen Schwerlastträgerrakete.
Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: NASA, NSF.
Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur NASA will nach über 40 Jahren wieder bemannt zu Zielen jenseits der niedrigen Erdumlaufbahn aufbrechen. Zunächst sollen die nötigen Technologien für Flüge zum Mars erprobt werden, bevor dann erstmals Menschen auf der Oberfläche des roten Planeten landen sollen. Derartige Missionen erfordern es aber, große Massen mit einem Flug ins All zu starten. Also muss eine neue, große Trägerrakete her.
Mit dem Space Launch System (SLS) entwickelt die NASA momentan eine solche Rakete. Das SLS basiert auf der Technologie des Space Shuttles: Die zylindrische Hauptstufe basiert auf dem orangefarbenen Außentank, unten sind vier modernisierte Space Shuttle-Haupttriebwerke angebracht. Diese verbrennen flüssigen Sauerstoff und flüssigen Wasserstoff und treiben so die Rakete an. Darüber hinaus sind seitlich an der Hauptstufe zwei Feststoffbooster befestigt, die in den ersten Minuten des Fluges einen Großteil des Schubes erzeugen. Sie basieren auf den Feststoffboostern des Space Shuttles, werden jedoch verlängert und modernisiert. Wenn die Feststoffbooster und danach die Hauptstufe ausgebrannt sind, werden sie abgeworfen. Dann wird die Oberstufe des SLS mit der Bezeichnung ICPS (Interim Cyrogenic Propulsion Stage) gezündet. Bei ihr handelt es sich um eine leicht modifizierte Version der Oberstufe der Delta-IV Rakete, die bereits seit mehr als einem Jahrzehnt zuverlässig im Einsatz ist.
Diese Rakete wird über 97 Meter hoch über dem Kennedy Space Center aufragen, betankt fast 3.000 Tonnen wiegen, etwa 40 Meganewton Schub beim Start produzieren und dazu in der Lage sein, 70 Tonnen Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn zu befördern. Eine beachtliche Vorgabe, schaffen gewöhnliche Raketen heutzutage doch nicht einmal die Hälfte. Dennoch wird diese erste Version namens Block I nur beim ersten Flug des SLS zum Einsatz kommen. Danach wird auf die leistungsfähigere Oberstufe EUS (Exploration Upper Stage) gewechselt, mit der dann Nutzlasten von bis zu 95 Tonnen möglich sein werden. Das Ende der Fahnenstange? Mitnichten. Beim Block II sollen die bisherigen Feststoffbooster durch leistungsfähigere Exemplare ersetzt werden -genug für satte 130 Tonnen Nutzlast. Mit dieser Rakete sollen dann auch tatsächlich die Flüge zum Mars durchgeführt werden.
Beim Erstflug des SLS soll noch der Block I zum Einsatz kommen. Es handelt sich dabei um die Mission EM-1 (Exploration Mission 1), die spätestens im November 2018 starten wird. Bei ihr soll Orion, das neue Raumschiff der NASA, erstmals unbemannt zum Mond und wieder zur Erde zurück fliegen. Die Entwicklungsarbeiten zu dieser Mission laufen bei der NASA auf Hochtouren. Diese Arbeiten beinhalten etwa Berechnungen und Simulationen, wie sich die Rakete und ihre Bauteile während des Fluges verhalten, Tests von Prototypen einzelner Komponenten oder etwa Testzündungen des Triebwerks oder des Feststoffboosters. Sie finden an vielen verschiedenen Orten in den Vereinigten Staaten statt, koordiniert wird die Entwicklung des SLS durch das Marshall Space Flight Center (MSFC) der NASA im Bundesstaat Alabama.
Diese Integration des SLS als Ganzes betrachtet ist von enormer Bedeutung, vor allem wenn man bedenkt, dass viele tausend Arbeiter und Ingenieure an der Entwicklung beteiligt sind. Deshalb muss von Zeit zu Zeit das Design des SLS überprüft werden, ob es die Anforderungen erfüllt. Dies geschieht in sogenannten Designprüfungen. Die erste fand mit dem Systems Requirements Review im Juli 2012 statt, bei dem die Anforderungen im Bezug auf Kosten, Leistung, Technik und Zeitplan für das SLS festgelegt wurden. Im August 2013 folgte das Preliminary Design Review, bei dem das vorläufige Design der Rakete auf diese Anforderungen überprüft wurde. Nun wurde am 23. Juli mit dem Critical Design Review (CDR) die nächste Designprüfung erfolgreich abgeschlossen. Bei ihm wurde das Design ein letztes Mal kontrolliert, bevor nun endgültig mit der Produktion begonnen wird.
Doch wie läuft eine solche Designprüfung ab? Zunächst haben die Mitarbeiter bei der Entwicklung der einzelnen Elemente der Rakete -wie etwa der Hauptstufe- eigene Einzel-CDRs durchgeführt. Dann sind 13 Teams beim MSFC zusammengekommen, um dort über elf Wochen hinweg mehr als 1.000 Dokumente bezüglich des SLS zu überprüfen. Mögliche Fehler im Design wurden dabei ausfindig gemacht und verbessert. Als dieser Prozess abgeschlossen war, wurden die Ergebnisse an ein unabhängiges Team von erfahrenen Experten der NASA und aus der Industrie weitergegeben. Diese werden die Ergebnisse überprüfen und sollen bestätigen, dass der vorher festgelegte Kosten- und Zeitrahmen eingehalten werden kann. Die Manager des SLS-Programms werden diese Ergebnisse dann der Führung des MSFCs präsentieren. Diese soll dann grünes Licht dafür geben, dem NASA-Hauptquartier die Ergebnisse mitzuteilen.
Auch das Orion-Programm in Houston und das Büro, das für die nötigen Bodenanlagen im Kennedy Space Center, Florida, zuständig ist, werden dieses Jahr noch jeweils ein Critical Design Review abhalten. Sind diese abgeschlossen, kann ein Datum für EM-1 festgelegt werden. Gary Lyles, Chefingenieur des Büros des SLS-Programms, ist jedenfalls zufrieden mit den Ergebnissen des Critical Design Reviews: „Das Team arbeitet auf einem sehr hohen Niveau. Und ich bin unglaublich glücklich über die strukturelle Robustheit des SLS-Programms; die Rakete ist außergewöhnlich leistungsfähig. Wir haben da die richtige Rakete ausgewählt, um zum Mars zu fliegen.“
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